[发明专利]面向分布式状态估计的配网同步量测及通信链路配置方法

权利要求书

1.一种面向分布式状态估计的配网同步量测及通信链路配置方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)对于选定的配电系统，获取配电网络的拓扑连接关系及电气参数，获取同步相量量测装置、相量数据集中器以及通信链路的成本；

2)根据步骤1)中获取的配电网络的拓扑连接关系，分别构造邻接矩阵A和节点间通信路径向量E_r，t；

3)针对分布式状态估计所采用的通讯和计算架构，根据面向配电网分布式状态估计的同步相量量测配置分区方法将所述的配电系统划分为若干个区域；

4)对于步骤3)中已完成分区的配电系统，建立面向分布式状态估计的配电网同步量测及通信链路配置的0-1整数线性规划模型，包括：以配电系统同步相量量测装置、相量数据集中器和通信链路配置方案总成本最低为目标函数，考虑子区域网络可观性约束，同步相量量测装置的数据传送约束，相邻子区域重叠节点决策变量约束，相量数据集中器间的信息交互约束，通信链路的带宽约束，通信链路的配置约束；其中所述的：

(1)以配电系统同步相量量测装置、相量数据集中器和通信链路配置方案总成本最低为目标函数，数学表达式为：

min(C_PMU+C_PDC+C_CL)

其中，C_PMU为同步相量量测装置成本；C_PDC为相量数据集中器的成本；C_CL为通信链路成本；C_P1表示同步相量量测装置的单位成本；m表示子区域的编号；Γ_Z表示配电系统分区完成后所有子区域构成的集合；i表示子区域m中节点的编号；Ω_m表示由子区域m中所有节点构成的集合；x_i为决策变量，若节点i配置同步相量量测装置则x_i为1，否则x_i为0；N_OL表示因相邻区域节点重叠造成同步相量量测装置重复计算的数目；C_P2表示相量数据集中器的单位成本；y_i为决策变量，若节点i配置相量数据集中器则y_i为1，否则y_i为0；k表示支路编号；Λ_B表示配电系统所有支路构成的集合；L_k为决策变量，若支路k配置通信链路则L_k为1，否则L_k为0；C_L与C_B分别表示通信链路长度与带宽的单位成本；S_k表示支路k配置通信链路的长度；B_k表示支路k配置通信链路的带宽；

(2)子区域网络可观性约束为：

A_mx_m≥1 ，m∈Γ_Z

其中，A_m表示子区域m的邻接矩阵；x_m是由子区域m中同步相量量测配置的决策变量组成的列向量；1为元素均为1的N_m维列向量，N_m表示子区域m中节点的数目；

(3)同步相量量测装置的数据传送约束为：

其中，第一个约束保证发送信息的节点安装有同步相量量测装置，i与j均为子区域m中节点的编号，z_i，j为数据发送决策变量，若节点i的同步相量量测装置与节点j的相量数据集中器通信则z_i，j为1，否则z_i，j为0；第二个约束保证接收量测信息的节点安装有相量数据集中器，z_i为子区域m中与节点i相关的所有数据发送决策变量组成的行向量，y_m为子区域m中所有相量数据集中器配置的决策变量组成的列向量；第三个约束保证每个子区域有且仅有一个数据集中器；

(4)相邻子区域重叠节点决策变量约束为：

x_i＝1，i∈Ω_m∩Ω_n，m∈Γ_Z，n∈Γ_z

其中，m与n均为子区域编号；i为子区域m与子区域n重叠节点的编号；Ω_m与Ω_n分别表示子区域m与子区域n包含节点的集合；

(5)相量数据集中器间的信息交互约束为：

其中，第一个约束保证子区域m中与子区域n通信的节点配置相量数据集中器，i为子区域m中节点的编号，Ɩ为子区域n中节点的编号，w_i，Ɩ为信息交互决策变量，若节点i的相量数据集中器与节点Ɩ 的相量数据集中器通信，则w_i，Ɩ为1，否则w_i，Ɩ为0；第二个约束保证子区域n中与子区域m通信的节点配置相量数据集中器，w_i为子区域m中与节点i相关的所有信息交互决策变量组成的行向量，y_n为子区域n中相量数据集中器配置的决策变量组成的列向量；

(6)通信链路的带宽约束为：

其中，i与j均为子区域m中的节点编号；g_i表示节点i的度，即与节点i相关联的支路数；E_i，j表示节点i的设备与节点j的设备通信时是否经过各条支路，若经过支路k，则E_i，j的第k个元素E_i，j，k为1，否则E_i，j，k为0；集合Ψ_A中的每个元素均为两个相邻子区域编号构成的集合，即m与n均表示子区域编号；h为集合Ψ_A中元素；Ω_h，1表示元素h中第一个子区域包含节点的集合；Ω_h，2表示元素h中第二个子区域包含节点的集合；r与t分别表示两个相邻子区域中节点的编号；d表示相量数据集中器通信时的数据压缩比例；P表示传输单位相量数据帧所需的带宽；B表示各条支路配置通信链路的带宽；

(7)通信链路的配置约束为：

FL≥B

L≤B

0≤L≤1

其中，F为大于B中任一元素的正数；L表示各条支路是否配置通信链路，若支路k配置通信链路则L_k为1，否则L_k为0；0表示元素均为0的H维列向量，H表示配电系统总的支路数；1表示元素均为1的H维列向量；

5)求解步骤4)中的面向分布式状态估计的配电网同步量测及通信链路配置的0-1整数线性规划模型，得到同步相量量测装置、相量数据集中器及通信链路的配置方案。